【発明の詳細な説明】
フレーム及びその製造方法
技術分野
この発明は、フレーム及びその製造方法に関するものである。
背景技術
近年、フレームの分野においては、特に、様々な乗り物に使用されるフレーム
が知られている。一般的に、この様なフレームは、アルミ合金押し出し成形体な
どの種々の金属の部材から構成される。例えば、車両の座席フレームを製造する
場合には、シリーズ６０００のアルミ合金で製造するのが好ましい。座席フレー
ムは、曲率半径の比較的小さな曲げを必要とするため、通常、テンパー度（焼入
焼戻し硬度）Ｔ４のシリーズ６０００の様な比較的延性の高いアルミが使用され
る。しかしながら、テンパー度Ｔ４のシリーズ６０００のアルミは、テンパー度
Ｔ６のシリーズ６０００等のアルミの様な優れた硬度を備えてはいない。従って
、座席フレームに使用される材料の硬度としては、テンパー度Ｔ４の硬度よりも
テンパー度Ｔ６の硬度の方が適している。一般的に、テンパー度Ｔ６の材料は、
完成した座席フレームにおける構造的な利点はより大きいにも拘らず、前記の用
途に使用されことがない。その理由は、自動車の座席フレーム、バンパー又は空
間フレームの様な構造物を製造するにあたり、ひびが入ることなく小さな曲率半
径の曲げ加工を施すに足る延性が無いからである。
テンパー度Ｔ４のシリーズ６０００のアルミを熱処理した後に一定期間時効処
理（エージング）を施すことにより、テンパー度Ｔ６と同様の硬度を付与出来る
ことは知られている。しかしながら、斯かる処理方法は、通常、曲げ加工前に合
金部材の全体に熱処理を施した後、比較的長時間に渡る時効工程を経なければな
らない。更に、その結果として得られる硬化された製品は、同一部材においてで
さえ一定とは言えない構造的性質（硬さ）を有する。従って、上記の方法によっ
て得られた製品は、テンパー度Ｔ６の硬度の様な許容し得る部分または望ましい
構造特性を示す部分とそうでない部分とをしばしば併せ持ち、その結果、予期せ
ぬ疲労破壊や、疲労破壊による人的災害を起こす虞がある。
すなわち、従来の熱処理と時効工程によってアルミ合金の硬度を変えられるこ
とは知られているが、局部的な熱処理によって予め軟化させた部位を含む１つ以
上のフレーム部材であって、特定のフレーム形状に応じ、任意の方向に任意の曲
径で曲げ得るフレーム部材については、何ら開示されておらず、また、示唆すら
されていない。更に、構造体の特定部位に対してのみ熱処理を加える必要がある
場合、フレーム部材の最初の硬度における構造的特性を実質的に保持し得る可能
性については開示も示唆もされていない。
そこで、本発明の１つの目的は、特定のフレーム形状に応じ、局部的な熱処理
によって予め軟化されることにより、所定方向に種々の所定曲径で曲げ加工でき
、かつ、曲げられた部位が加工後にひび割れすることなく望ましい硬度に戻すこ
とが可能な複数の所定部位を備えた１つ以上のフレーム部材から成るフレームを
提供することにある。
本発明の他の目的は、上記の様な局部的な熱処理が、フレーム部材の予め軟化
されていない部分の最初の構造的特性を実質的に維持するための制御メカニズム
としての機能を発揮する様に構成されたフレームを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、一般的に好ましい硬度を有する反面、比較的小径で
曲げるには延性が低すぎる様な材料を使用したフレームであって、前記の材料に
対し、他の部位の最初の構造的特性を大幅に変えることなく、かつ、ひび割れの
虞のない曲げ加工に適した延性を有する様に少なくとも一時的かつ選択的な構造
的変換を可能にしたフレームを提供することにある。
本願の上記の各目的は、以下の説明、図面および請求項により一層明らかにさ
れる。
発明の開示
本発明は、自動車や航空機などの乗り物に使用されるフレームに関する。斯か
るフレームは、１つ以上のフレーム部材から成り、各フレーム部材は、１つ以上
の予め選択された結合部位を含む。また、本発明のフレームは、１つ以上の結合
部材を含み、各結合部材は、上記フレーム部材における１つ以上の予め選択され
た結合部位に相当する個所に結合可能な少なくとも１つの第一終端を含む。
スロットは、上記の結合部位の少なくとも一部によって一体的に形成され、上
記の結合部材の第一終端に対応する各々の部分の少なくとも一部を挿入可能に構
成される。更に、固定手段は、上記の結合部材の第一終端の各々の少なくとも一
部および対応するスロットとを結合させ、上記フレーム部材の対応するスロット
内において、上記の結合部材の第一終端を固定することが出来る。しかも、固定
手段は、結合部材の第一終端の少なくとも一部を局部的な熱処理によって軟化さ
せて変形させることにより、対応するスロット内における第一終端の規定位置を
維持する。
本発明の好ましい態様において、対応するスロット内における結合部材の第一
終端の少なくとも一部の嵌合は、当該結合部材と１つ以上の連続的な外側フレー
ムとの結合を意味する。更に、フレームは、構造的一体性を付与する結合部位と
結合可能な補強手段を含み、前記フレームは、結合部の応力に対して剛性を高め
られる。
他の好ましい態様において、フレーム部材は、少なくとも１つの予め軟化させ
た部位と少なくとも１つの予め軟化されていない部位とを含み、予め軟化させた
部位は、その部分において局部的に熱処理することによって軟化されている。フ
レーム部材の予め軟化させた１個所以上の部分においては、所望の半径による曲
げ加工を容易にする。
上記フレーム部材の少なくとも１つは、任意の硬度のシリーズ４０００〜６０
００の合金から成る群から選ばれたアルミ材料で構成されることが望ましい。し
かしながら、本発明は、例えば、アルミと鋼などの異なる材料の組み合わせから
構成されたフレーム部材を互いに結合する場合においても有効である。
更に、本発明はフレームの製造方法を含む。斯かる製造方法の好ましい態様は
、次のａ）〜ｉ）の工程から成る。ａ）１つ以上の曲げ加工可能なフレーム部材
の予め選択された結合部位においてスロットを形成する工程であり、かつ、前記
スロットが内側縁面と外側縁面とを含み、ｂ）局部的な熱処理によって前記フレ
ーム部材の所定の部位を軟化させる工程、ｃ）特定のフレーム形状に応じ、前
記フレーム部材を所定部位の各位置において任意の半径で曲げ加工を行う工程、
ｄ）前記フレーム部材において曲げ加工を施した後、所定の軟化させた部位を少
なくとも部分的に硬化させて構造的一体性を高める工程、ｅ）少なくとも１つの
結合部材において、遠端、近端および断面形状から成る少なくとも１つの第一終
端を形成する工程、ｆ）局部的な熱処理によって前記結合部材の近端を軟化させ
る工程、ｇ）曲げ加工が施された前記フレーム部材のスロット内の対応する部位
に対し、前記結合部材の第一終端を挿入して結合する工程、ｈ）第一終端が前記
フレーム部材の対応するスロットに入り込み過ぎるのを防ぐため、その予め変形
された断面形状を部分的に変える様に且つ対応するスロットの内側縁面の近傍に
位置する戻り止め部分を形成する様に、各第一終端の軟化させた近端の少なくと
も一部分を変形する工程、ｉ）局部的に軟化される近端を硬化させることにより
、軟化される以前の硬度に戻す工程。
本発明の製造方法は、好ましい態様において、更に、次のｊ）〜ｌ）の工程を
含む。ｊ）局部的な熱処理によって少なくとも１つ以上の結合部材の第一終端の
遠端を軟化させる工程、ｋ）前記結合部材の第一終端の軟化される遠端の少なく
とも一部分を変形させ、スロット内の対応する部位の外側縁面の近傍にフランジ
を形成する工程、ｌ）局部的な熱処理によって前記結合部材の近端を軟化させた
後、局部的に軟化させた遠端を硬化させ、軟化される以前の硬度に戻す工程。フ
ランジは、スロットの外側縁面を押圧し、戻し止め部分は、スロットの内側縁面
を押圧することにより、対応するスロット内において第一終端を強固に固定する
。
上記の好ましい態様において、特定のフレーム形状に応じ、所定の部位におい
て、１つ以上のフレーム部材を任意の半径で曲げ加工する工程は、更に、前記フ
レーム部材から構成されたフレームを形成する様に、所望の寸法で外側のフレー
ム部材の曲げ加工を施す部分について位置決めする工程を含む。
他の好ましい態様において、フレームは、１つ以上のフレーム部材を有する自
動車や航空機などの乗り物に使用される。各フレーム部材は、少なくとも１つの
予め軟化させた部位と、少なくとも１つの予め軟化されていない部位とを含み、
予め軟化させた前記の部位は、その部分において局部的な熱処理を施すことによ
り軟化されている。予め軟化させた部位は、予め軟化されていない部位の材料や
構造特性（硬さ）を変更することなく、前記フレーム部材において任意の半径の
曲げ加工を可能にする。
更に、他の好ましい態様において、曲げられた１つ以上のフレーム部材の少な
くとも１つは、乗り物のバンパー、乗り物の座席フレーム又は自動車の空間フレ
ームを構成する。勿論、自動車と航空機に使用される他の種類のフレームも考え
られる。
本発明の方法は、更に、乗り物に使用されるフレームを製造するための他の好
ましい態様から成り、フレームは、１つ以上の曲げ加工可能なフレーム部材から
構成される。斯かる好ましい方法は、次のａ）〜ｃ）の工程から成る。ａ）１つ
以上のフレーム部材における少なくとも１つの所定領域を予め軟化されない状態
に保つと共に、前記フレーム部材の他の所定領域を局部的な熱処理によって軟化
させる工程、ｂ）特定のフレーム形状に応じ、前記フレーム部材の軟化させた所
定領域の各々において曲げ加工する工程、ｃ）軟化されていない領域の構造的特
性を変更することなく、軟化させた所定領域における望ましい構造的一体性を得
るため、前記フレーム部材の曲げ加工を施した後、軟化させた所定領域を望まし
い硬度に硬化する工程。
本発明の方法は、更に他の好ましい態様において、上記フレーム部材として使
用される１つ以上の実質的に直線的な押し出し成形部材を形成する様に、アルミ
ビレットを押し出し成形する工程を含む。
更に、本発明は、上記の製造方法によって得られた製品であって、当該製品が
、乗り物の空間フレーム、乗り物のバンパー又は乗り物の座席フレームである。
勿論、他の乗り物に使用する部品および／またはフレーム構造体も上記の範囲に
含まれる。
図面の簡単な説明
図１は、本発明に係るフレームの斜視図であり、特に、対応するスロットの外
側縁面に固定された結合部材の各々における終端の１つのフランジ、外側フレー
ム部材、および、フレーム部材の組立構造を維持する結合部材を示す図である。
図２は、図１におけるフレーム部材の１つを形成するために使用される実質的
に直線的なシャフトの斜視図であり、特に、所定位置に形成されたスロット、お
よび、適切な曲げ加工をその部分において可能にする予め軟化させた部位を示す
図である。
図３は、図１における結合部材の１つ、および、フレーム部材の対応するスロ
ットの拡大断面図であり、特に、結合部材の頸部とフランジがそれぞれスロット
の内側縁面と外側縁面を押圧し、フレーム部材に結合部材を圧縮締めした状態を
示し、また、結合部材の終端のチャンネル部内に挿入されたオプションのフェル
ールを示す図である。
図４は、本発明に係るフレームの他の好ましい実施態様を縦にした正面図であ
り、特に、乗り物の座席後部のフレームの構成を示す。
図５は、本発明に係るフレームの更に他の好ましい実施態様の正面図であり、
特に、乗り物のバンパーのフレームの構成を示す図である。
図６は、軟化される２つの所定領域を有する比較的真っ直ぐな押し出し成形部
材の斜視図である。
図７は、軟化される２つの所定領域を有する比較的真っ直ぐな押し出し成形部
材の斜視図である。
図８は、図４における線８−８に沿った断面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明には種々の実施態様があるが、幾つかの実施態様を図示し、以下に本発
明を詳説する。しかしながら、以下の開示は、本発明の基本原理を例示するもの
であり、本発明は、図示ならび詳説する例に限定されるものではない。（以下、
符号を付して示す部材は、例示としての部材である。）
図１に示される本発明のフレーム３０は、２つの外側フレーム部材３１、３２
及び結合部材３４〜４８から成る。外側フレーム部材３１及び３２は、これら外
側フレーム部材を形成するための十分に直線的なシャフト（解り易くするために
図２中に示すシャフト３１’）と、複数の予め選択された結合部位（スロット）
５０〜５８と、複数の曲げ加工部６１〜６６とを含む。更に詳説する様に、個々
の曲げ加工部は、図１に示す様に、自動車の空間フレームの如き特定のフレーム
形状と成る様に、実質的に直線的なシャフト３１’（図２）の所定位置６１’〜
６６’を局部的な熱処理によって軟化し、次いで、斯かる所定位置において、所
定の半径で曲げ加工することによって形成される。
本発明の全ての実施態様に該当するが、局部的な熱処理は、特定の構造の熱処
理を施さない部分の特性に対して何ら重要な影響は与えない。従って、上記の局
部的な熱処理は、特定の形状に必要な曲げ加工が特定の延性を有する合金の使用
によってのみ達成される反面、構造体の他の部分において必要な延性を有する合
金の本来の硬度よりもより硬い一様な硬度を要求される場合に極めて有効である
。必要ならば、本発明により、曲げ加工すべき部分の構造的特性のみを実質的に
変更し（すなわち軟化し）、かつ、他の部分の構造的特性に変更のないフレーム
を提供できる。すなわち、本発明によれば、特定のフレームに対して要求される
特定の曲げ加工（曲がり角においてひびが入らない加工）に対しては、従来、テ
ンパー度Ｔ４又はＴ２を有するシリーズ６０００のアルミの様な比較的柔らかい
アルミ合金によってのみ製造可能である場合でも、硬度の面から適した材料、例
えば、テンパー度Ｔ６を有するシリーズ６０００のアルミ合金などの材料を使用
できる。熱処理に曝されない部位（曲率半径の小さな曲げ加工を必要としない部
位）は、一様な本来のテンパー度Ｔ６の硬度のままであり、一方、曲げ加工され
る部位は、例えば、新たに焼入れされたテンパー度４の延性の様に、少なくとも
延性を一時的に変更すべく、本発明の製造方法に従って所定の時間だけ熱処理を
施される。そして、必要に応じ、曲げ加工された部分に華氏３００〜４００度で
時効処理を施すことにより、最初のテンパー度Ｔ６の硬度に戻すことが出来る。
勿論、時効処理を施す時間によっては、曲げ加工された部分の硬度に影響が生じ
る。
フレーム３０に関し、スロット５２（図２）は、結合部材３６の対応する部位
の一部を受入れ可能な部材であり、これらのスロットの１つ１つは、内側縁面９
０と外側縁面９１と内側寸法９２を備えている。
結合部材３６は、図３に示す様に、１つの第一終端７０、第二終端（図示せず
）、内面７２及びチャンネル部７３を規定する内側寸法を含む。上記の結合部
材の第一終端と第二終端とは、各々、フランジ８３を有する遠端８０と、戻り止
め部すなわち頸部８２を有する近端８１とを含む。この実施形態において、頸部
８２は、締め付けやクリンプ加工と言った鍔形成方法によっても形成し得るが、
結合部材の第一終端７０をスエージ加工することによって形成される。
上記の結合部材の第一終端と第二終端は、各々、対応するスロット５２（図２
）に挿入され且つ固定され、図１に示す様な直立した状態にフレーム３０を保持
する。この様な固定は、結合部材の終端とこれに相当するスロットとの間の結合
に基づく。しかも、斯かる結合は、結合部材３６の頸部８２によってこれに対応
するスロット５２の内側縁面９０を押圧し、そして、フランジ８３を形成し且つ
当該フランジによってこれに対応するスロット５２の外側縁面９１を押圧するこ
とにより、それらの間で圧縮締めして達成される。上記の様なフランジと頸部は
、局部的な熱処理によって結合部材の各遠端および近端を軟化した後に変形する
ことにより形成される。
補強手段９５は、図３において鎖線で示されており、外側面９６、内側角９７
及び外側角９８を有するスリーブ部材、すなわち、フェルールによって構成され
る。スリーブ部材は、上記の結合における剛性を高めるため、対応するスロット
５２内に結合部材の各終端を挿入する際、結合部材３６の第一終端７０の様な各
終端のチャンネル部７３内に挿入される。スリーブ部材９５には、当該スリーブ
部材を結合部材に溶接したり接着するといった従来の固定方法を適用することも
出来るが、本実施形態においては、スリーブ部材の外側面９６とこれに対応する
結合部材の各終端のチャンネル部７３（図３）の少なくとも一部との締め嵌めに
よって結合部材に固定される。
図４及び図８において、符号１００は、乗り物の座席を示し、斯かる座席１０
０は、側壁１１０、１１１、１１３、１１４、曲率半径の小さな曲げ部１０７及
び１０８（これらは全て局部的な熱処理によって予め軟化される）、終端１１５
及び１１６、並びに、熱処理を施されていない部分１２０〜１２３から成る。図
５の符号１４０は、乗り物のバンパーを示し、斯かるバンパーは、曲率半径の小
さな曲げ部１４７及び１４８（これらは局部的な熱処理によって予め軟化される
）並びに終端１５０及び１５１から成る。
図１のフレームを形成する方法は、出願番号０８／１０５，３６８番の米国対
応出願に記述されている。従って、乗り物の座席１００（図４）或いは乗り物の
バンパー１４０（図５）等の他のフレーム構造に関して本発明の製造方法を更に
説明する。勿論、本発明の製造方法は、他の種類の自動車や航空機に関するアク
セサリ、部品またはフレームにも容易に適用し得る。
乗り物の座席１００及び乗り物のバンパー１４０（図４と図５）の製造方法は
、先ず、直線的な部分１０５（図６）及び１４５（図７）を押し出し成形し、次
いで、プレスにおいて押し出し成形部材を焼入れすることによって達成される。
上記の様な押し出し成形部材には、幾つかの種類の材料を使用し得るが、任意の
硬度のシリーズ６０００のアルミ合金が好ましい。
押し出し成形部材は、焼入れされた後に実質的に直線状になされ、次いで、熱
処理を施された後、特定のフレーム形状に適した所要の長さに切断される。そし
て、一旦切断された後、特定数の所定の部位１０７、１０８（図４）及び１４７
、１４８（図５）を局部的な熱処理によって軟化し、その軟化される部位におい
て、直線的な押し出し成形部材の延性を少なくとも一時的に高める様にする。
局部的に熱処理することによって所定部位を軟化するための適切な方法の一例
が「高強度アルミはしご構造形成のための方法」（発明者：ＪｏｓｅｐｈＣ．Ｂ
ｅｎｅｄｙｋ、米国特許番号４，７６６，６６４）において開示されている。斯
かる方法においては、軟化される領域の近傍への伝導を最小限に抑制しつつ、誘
導コイルを熱し、軟化すべき特定の領域に接触可能に配置する。乗り物の座席１
００（図４）について説明すると、終端１１５、１１６から部位１０７、１０８
へ伸長された側壁１１０、１１１、１１３、１１４及び所定の部位１０７、１０
８のみが適切な曲げ加工を施すための局部的な熱処理を必要とする。従って、上
記の側壁に関し、予め軟化されない部位１２０及び１２１（図８）は、本来の構
造的特性、すなわち、テンパー度Ｔ６の硬度を保持する。上記の熱処理において
は、米国特許４，７６６，６６４に開示される様に誘導コイルを使用する方法も
採用し得るが、また、局部的な領域に対して一時的に延性を高めるための他の種
類の従来方法による熱処理も勘案される。
本発明においては、上記の縦長の押し出し成形部材が局部的に軟化させた後、
特定のフレーム形状（図４においては乗り物の座席フレーム１００であり、図５
においては乗り物のバンパー１４０）に対し、任意の半径で曲げ加工を施すこと
が出来る。斯かる曲げ加工は、手作業で行うことも考えられるし、また、特定の
フレーム形状に対する曲げ加工に関して要求される条件と曲げ加工の位置を予め
プログラムした自動曲げ加工装置を使用して行うことも考えられる。
特定のフレーム部分における曲げ加工と成形作業が完了した後、局部的に軟化
させた各部位は、軟化される前の最初の硬度に必要に応じて戻される。再び得ら
れる硬度は、フレーム部材に使用される合金の種類、熱処理前の合金内での析出
の程度、加えられた熱処理の程度、並びに、特定の部位に加えた熱処理時間の長
さに因る。予め選択された部分だけがこの熱処理に曝されるため、これらの部分
だけが構造的に変更される。フレームの他の部分は、変更のない一様な構造的特
性を維持される。
前述した通り、多くの用途において、テンパー度Ｔ６のシリーズ６０００のア
ルミ合金は、製造される特定のフレーム形状に適した硬度を有する。しかしなが
ら、従来技術に因るフレームにおいては、テンパー度Ｔ６の延性が低く、曲率半
径の小さな曲げ角でひびが入るため、曲率半径の小さな曲げ加工が必要とされる
場合には、実際、前記の材料が必ずしも使用されるという訳ではない。テンパー
度Ｔ４のシリーズ６０００のアルミ合金の様に、より延性の高いアルミ合金は、
ひびを生じることなく要求される曲率半径で曲げ加工を行うことが可能であるが
、例えば、テンパー度Ｔ４の合金は、テンパー度Ｔ６と同じ硬度を本来有する訳
ではない。そして、テンパー度Ｔ４の合金に熱処理を加えることによってテンパ
ー度Ｔ６の合金と略同じ硬度に変更することが出来ることは知られているが、こ
の様な従来技術の熱処理は、１）構造物全体を熱処理に曝す必要があり、２）非
常に長時間の時効処理が必要であり、３）全体の硬度が一様でない構造物となる
と言った理由により、本発明の目的を解決することは出来ない。
上記の記述および図面は、単に本発明を説明し、図解するためのものであり、
本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて変更、改造が可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Frame and manufacturing method thereof
Technical field
The present invention relates to a frame and a method for manufacturing the frame.
Background art
In recent years, in the field of frames, especially frames used for various vehicles
It has been known. Generally, such a frame is made of extruded aluminum alloy.
It is composed of any of various metal members. For example, manufacturing a vehicle seat frame
In this case, it is preferable to manufacture with a series 6000 aluminum alloy. Seat frame
Is usually tempered (hardened) because it requires a relatively small radius of curvature.
Temper hardness) Aluminum with relatively high ductility such as T4 series 6000 is used.
You. However, series 6000 aluminum with T4 temper is
It does not have such a high hardness as aluminum such as T6 series 6000. Therefore
The hardness of the material used for the seat frame is higher than the hardness of the temper degree T4.
Hardness of the temper degree T6 is more suitable. Generally, a material having a temper degree T6 is
Despite the greater structural advantages of the finished seat frame,
It is not used in any way. The reason is that car seat frames, bumpers or empty
When manufacturing structures such as inter-frames, a small curvature half without cracks
This is because there is not enough ductility to bend the diameter.
Aging treatment for a certain period after heat treatment of series 6000 aluminum with temper degree T4
By applying aging, the same hardness as the temper degree T6 can be provided.
It is known. However, such a processing method is usually combined before bending.
After heat treatment of the entire gold member, it must go through a relatively long aging process.
No. Furthermore, the resulting cured product can be used on the same part
It has structural properties (hardness) that are not even constant. Therefore, the above method
The resulting product has an acceptable or desirable portion, such as a hardness of T6 temper.
Frequently, there are parts that exhibit structural characteristics and parts that do not, resulting in unexpected
There is a risk of causing fatigue failure or human disaster due to fatigue failure.
In other words, the hardness of the aluminum alloy can be changed by the conventional heat treatment and aging process.
Is known, but includes one or more sites that have been previously softened by local heat treatment.
The upper frame member, which is provided in an arbitrary direction in an arbitrary direction according to a specific frame shape.
There is no disclosure of a frame member that can be bent by a diameter, and no suggestion is made.
It has not been. Furthermore, heat treatment needs to be applied only to specific parts of the structure
If possible, can substantially retain the structural properties at the initial hardness of the frame member
No gender is disclosed or suggested.
Therefore, one object of the present invention is to provide a local heat treatment according to a specific frame shape.
Can be bent in various directions with predetermined diameters.
And return the bent part to the desired hardness without cracking after processing.
A frame comprising at least one frame member having a plurality of predetermined portions capable of
To provide.
Another object of the present invention is that the above-mentioned local heat treatment is performed by softening the frame member in advance.
Control mechanism to substantially maintain the original structural properties of the unfilled part
An object of the present invention is to provide a frame configured to exhibit a function as a frame.
Still another object of the present invention is to have a relatively small diameter while having a generally preferable hardness.
A frame using a material whose ductility is too low to bend.
On the other hand, without significantly changing the initial structural properties of other parts, and
At least temporary and selective structure to have ductility suitable for bending without fear
The object of the present invention is to provide a frame that enables a dynamic conversion.
The above objects of the present application will become more apparent from the following description, drawings and claims.
It is.
Disclosure of the invention
The present invention relates to a frame used for vehicles such as automobiles and aircraft. Such
Frame comprises one or more frame members, each frame member comprising one or more frame members.
Of pre-selected binding sites. Also, the frame of the present invention may include one or more couplings.
Member, each coupling member being one or more preselected ones in the frame member.
At least one first terminal capable of binding at a location corresponding to the binding site.
The slot is integrally formed by at least a part of the above-mentioned binding site,
At least a part of each part corresponding to the first end of the coupling member is insertable.
Is done. Further, the securing means may include at least one of each of the first ends of the coupling member.
And a corresponding slot of the frame member.
Within, the first end of the coupling member can be fixed. And fixed
The means softens at least a portion of the first end of the coupling member by local heat treatment.
And deform it, the specified position of the first terminal in the corresponding slot is
maintain.
In a preferred embodiment of the invention, the first of the coupling members in the corresponding slot
The mating of at least a portion of the terminus may be such that the coupling member and one or more continuous outer frame
Means the connection with the system. In addition, the frame has binding sites that provide structural integrity.
The frame includes a stiffening means that can be combined, and the frame increases rigidity against stress of the joint.
Can be
In another preferred aspect, the frame member has at least one pre-softened
Pre-softened, including a site that has been softened and at least one non-softened site
The part has been softened by local heat treatment at that part. H
In one or more pre-softened portions of the frame member, a bend with a desired radius
Facilitates spinning.
At least one of the frame members is a series 4000 to 60 of any hardness.
It is desirable to be made of an aluminum material selected from the group consisting of alloy No. 00. I
However, the present invention, for example, from the combination of different materials such as aluminum and steel
This is also effective when the configured frame members are connected to each other.
Further, the invention includes a method of manufacturing a frame. A preferred embodiment of such a production method is
And the following steps a) to i). a) One or more bendable frame members
Forming a slot at a preselected binding site of
The slot includes an inner edge surface and an outer edge surface;
Softening a predetermined part of the frame member, c) depending on a specific frame shape,
A step of bending the frame member at an arbitrary radius at each position of a predetermined portion,
d) After bending the frame member, a predetermined softened portion is reduced.
E) at least partially curing to enhance structural integrity; e) at least one
At least one first end comprising a distal end, a proximal end, and a cross-sectional shape;
Forming an end; f) softening the proximal end of the coupling member by local heat treatment;
G) a corresponding portion in the slot of the bent frame member
A step of inserting and connecting the first end of the connecting member, and h) the first end is
Its pre-deformed to prevent it from getting too far into the corresponding slot in the frame member
To partially change the cross-sectional shape of the slot and near the inner edge of the corresponding slot.
At least a softened proximal end of each first end to form a detent portion located
Also deforming a portion, i) by hardening the proximal end, which is locally softened
, A step of returning to the hardness before being softened.
In a preferred embodiment, the production method of the present invention further comprises the following steps j) to l):
Including. j) the first end of the at least one or more coupling members by local heat treatment;
Softening the distal end; k) lessening the softened distal end of the first end of the coupling member.
Also deform a part of the flange near the outer edge of the corresponding part in the slot
1) softening the proximal end of the coupling member by local heat treatment
Thereafter, a step of hardening the locally softened distal end to return to the hardness before softening. H
The lunge presses against the outer edge of the slot and the detent is the inner edge of the slot.
To firmly fix the first end in the corresponding slot
.
In the preferred embodiment described above, depending on the specific frame shape,
The step of bending one or more frame members at an arbitrary radius further comprises the step of:
Outer frame with the desired dimensions to form a frame composed of frame members
Positioning the portion of the rubber member to be bent.
In another preferred embodiment, the frame is self-contained having one or more frame members.
Used for vehicles such as cars and aircraft. Each frame member has at least one
Including a pre-softened site and at least one non-softened site;
The previously softened part is subjected to a local heat treatment in that part.
Is softened. The previously softened part is the material or non-pre-softened part.
Without changing the structural characteristics (hardness) of the frame member,
Enables bending.
Further, in another preferred aspect, the reduced one or more frame members
At least one is a vehicle bumper, a vehicle seat frame, or a vehicle space frame.
Configure the team. Of course, consider other types of frames used in cars and aircraft
Can be
The method of the present invention further provides another method for manufacturing frames used in vehicles.
The frame comprises one or more bendable frame members.
Be composed. Such a preferred method comprises the following steps a) to c). a) One
A state in which at least one predetermined region in the above frame member is not softened in advance
And other predetermined areas of the frame member are softened by local heat treatment.
B) where the frame member is softened according to the specific frame shape.
Bending in each of the defined areas; c) structural features of the unsoftened areas;
Achieve the desired structural integrity in the softened area without changing
Therefore, after bending the frame member, a predetermined region softened is desired.
The process of hardening to a high hardness.
In still another preferred embodiment, the method of the present invention is used as the frame member.
Aluminum to form one or more substantially linear extruded members used
And extruding the billet.
Further, the present invention relates to a product obtained by the above manufacturing method, wherein the product is
, A vehicle space frame, a vehicle bumper or a vehicle seat frame.
Of course, parts and / or frame structures used in other vehicles are also within the above range.
included.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 is a perspective view of a frame according to the present invention, in particular, outside a corresponding slot.
One flange at the end of each of the coupling members fixed to the side edge surface, the outer frame
FIG. 7 is a diagram illustrating a connection member that maintains an assembly structure of a frame member and a frame member.
FIG. 2 is a perspective view of one of the frame members used in FIG.
FIG. 2 is a perspective view of a straight shaft, particularly showing a slot formed at a predetermined position;
And shows a pre-softened part that allows proper bending in that part
FIG.
FIG. 3 shows one of the coupling members in FIG. 1 and the corresponding slot of the frame member.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the socket, in particular, the neck and the flange of the coupling member are each provided with a slot.
Press the inner and outer edges of the
Shown, and an optional ferrule inserted into the channel at the end of the coupling member
FIG.
FIG. 4 is a vertical front view of another preferred embodiment of the frame according to the present invention.
In particular, the configuration of the frame at the rear of the vehicle seat is shown.
FIG. 5 is a front view of still another preferred embodiment of the frame according to the present invention,
It is a figure which shows especially the structure of the frame of a vehicle bumper.
FIG. 6 shows a relatively straight extruded part having two predetermined areas to be softened.
It is a perspective view of a material.
FIG. 7 shows a relatively straight extruded part having two predetermined areas to be softened.
It is a perspective view of a material.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Although the present invention has various embodiments, some embodiments are illustrated, and the present invention is described below.
The details are explained. However, the following disclosure illustrates the basic principles of the present invention.
However, the present invention is not limited to the examples illustrated and described in detail. (Less than,
The members indicated by reference numerals are members as examples. )
The frame 30 of the present invention shown in FIG. 1 has two outer frame members 31, 32.
And coupling members 34 to 48. The outer frame members 31 and 32
A sufficiently straight shaft to form the side frame members (for clarity
The shaft 31 ') shown in FIG. 2 and a plurality of preselected binding sites (slots)
50 to 58, and a plurality of bending portions 61 to 66. As explained in more detail,
As shown in FIG. 1, a bent portion of a specific frame, such as a space frame of an automobile,
The predetermined positions 61 'to 61 of the substantially straight shaft 31' (FIG. 2) to be shaped.
66 'is softened by local heat treatment and then, in such a predetermined position,
It is formed by bending at a constant radius.
As with all embodiments of the present invention, the localized heat treatment may be a specific structure heat treatment.
It has no significant effect on the properties of the untreated part. Therefore, the above stations
Partial heat treatment requires the use of an alloy that has a specific ductility that is required for the specific shape
While achieving the required ductility in other parts of the structure.
Extremely effective when a uniform hardness higher than the original hardness of gold is required
. If necessary, according to the invention, only the structural properties of the part to be bent are substantially reduced.
Frames that change (ie, soften) and do not change the structural characteristics of other parts
Can be provided. That is, according to the present invention, it is required for a specific frame.
For certain bending processes (processes that do not crack at the corners),
Relatively soft like series 6000 aluminum with impermeability T4 or T2
Materials that are suitable in terms of hardness, even if they can be manufactured only with aluminum alloys, for example
For example, use materials such as series 6000 aluminum alloy with temper degree T6
it can. Parts that are not exposed to heat treatment (parts that do not require bending with a small radius of curvature)
) Is a uniform hardness of the original temper degree T6, while being bent.
For example, at least the newly quenched ductility of temper degree 4
In order to temporarily change the ductility, heat treatment is performed for a predetermined time according to the manufacturing method of the present invention.
Will be applied. And if necessary, bend at 300-400 degrees Fahrenheit
By performing the aging treatment, it is possible to return the hardness to the initial temper degree T6.
Of course, depending on the aging time, the hardness of the bent part may be affected.
You.
With respect to the frame 30, the slots 52 (FIG. 2)
Is a member capable of receiving a part of the inner edge surface 9.
0, an outer edge surface 91 and an inner dimension 92.
As shown in FIG. 3, the coupling member 36 has one first end 70 and a second end (not shown).
), The inner dimensions defining the inner surface 72 and the channel portion 73. The above joint
The first and second ends of the material each have a distal end 80 having a flange 83 and a detent.
And a proximal end 81 having a collar or neck 82. In this embodiment, the neck
82 can also be formed by a flange forming method such as tightening or crimping,
It is formed by swaging the first end 70 of the coupling member.
The first end and the second end of the coupling member are each provided in a corresponding slot 52 (FIG. 2).
) Is inserted and fixed, and holds the frame 30 in an upright state as shown in FIG.
I do. Such a fixation is achieved by the connection between the end of the connecting member and the corresponding slot.
based on. Moreover, such coupling is accommodated by the neck 82 of the coupling member 36.
Presses against the inner edge surface 90 of the corresponding slot 52 and forms a flange 83 and
The flange presses the corresponding outer edge surface 91 of the slot 52.
This is achieved by compression between them. The flange and neck like above
Deforms after softening each far and near end of the coupling member by local heat treatment
It is formed by this.
The reinforcement means 95 is shown in dashed lines in FIG.
And a sleeve member having an outer corner 98, ie, a ferrule.
You. The sleeve member has a corresponding slot to increase the rigidity in the above connection.
When each end of the coupling member is inserted into 52, each
It is inserted into the terminal channel 73. The sleeve member 95 includes the sleeve
Conventional fixing methods such as welding or bonding the members to the connecting members can also be applied.
Although possible, in the present embodiment, the outer surface 96 of the sleeve member and the corresponding
For tightly fitting at least a part of the channel portion 73 (FIG. 3) at each end of the coupling member.
Therefore, it is fixed to the connecting member.
4 and 8, reference numeral 100 denotes a vehicle seat, and the seat 10
0 denotes side walls 110, 111, 113, 114, bent portions 107 having a small radius of curvature, and
And 108 (all of which are pre-softened by local heat treatment), termination 115
And 116, and portions 120 to 123 that have not been subjected to the heat treatment. Figure
Reference numeral 140 at 5 denotes a vehicle bumper having a small radius of curvature.
Small bends 147 and 148, which are pre-softened by local heat treatment
) And ends 150 and 151.
The method of forming the frame of FIG. 1 is described in US patent application Ser. No. 08 / 105,368.
It is described in the application. Therefore, the vehicle seat 100 (FIG. 4) or the vehicle seat
The manufacturing method of the present invention can be further applied to other frame structures such as bumper 140 (FIG. 5).
explain. Of course, the manufacturing method of the present invention can be applied to other types of automobiles and aircraft.
It can also be easily applied to sedaries, parts or frames.
The method of manufacturing the vehicle seat 100 and the vehicle bumper 140 (FIGS. 4 and 5)
First, the linear portions 105 (FIG. 6) and 145 (FIG. 7) are extruded,
This is achieved by quenching the extruded member in a press.
Several types of materials can be used for such extruded members, but any
Aluminum alloys of series 6000 in hardness are preferred.
The extruded member is substantially straightened after quenching, and then
After being processed, it is cut into required lengths suitable for the particular frame shape. Soshi
After being cut once, a specific number of predetermined portions 107, 108 (FIG. 4) and 147
148 (FIG. 5) is softened by local heat treatment, and
Thus, the ductility of the linear extruded member is at least temporarily increased.
An example of a suitable method for softening a predetermined part by local heat treatment
"A method for forming a high-strength aluminum ladder structure" (inventor: Joseph CB)
enedyk, U.S. Patent No. 4,766,664). Such
In such a method, conduction to the vicinity of the region to be softened is minimized while the induction is minimized.
The conductive coil is heated and placed in contact with a particular area to be softened. Vehicle seat 1
00 (FIG. 4) will be described.
Side walls 110, 111, 113, 114 extended to predetermined portions 107, 10
Only 8 requires a local heat treatment to provide the appropriate bending. Therefore, on
Regarding the side wall described above, the portions 120 and 121 (FIG. 8) which are not softened in advance are the original structures.
It retains the architectural characteristics, that is, the hardness of the temper degree T6. In the above heat treatment
Also discloses a method using an induction coil as disclosed in US Pat. No. 4,766,664.
Other species that may be employed but may also be used to temporarily increase ductility for localized areas
Other types of conventional heat treatment are also contemplated.
In the present invention, after the above vertically elongated extruded member is locally softened,
The specific frame shape (in FIG. 4, the vehicle seat frame 100,
In the case, the bumper 140) of the vehicle is bent at an arbitrary radius.
Can be done. Such bending may be performed manually, or
The required conditions and the position of the bending process for the frame shape
It is also conceivable to use a programmed automatic bending machine.
Local softening after bending and forming operations in specific frame sections are completed
Each of the parts thus returned is returned to its original hardness before softening as necessary. Got it again
Hardness depends on the type of alloy used for the frame member, precipitation in the alloy before heat treatment
Degree of heat treatment, the degree of heat treatment applied, and the length of heat treatment time
It depends. Because only preselected parts are exposed to this heat treatment, these parts
Only structural changes are made. The rest of the frame has uniform structural features that are unchanged.
Is maintained.
As mentioned earlier, in many applications, the series 6000 series with a temper degree of T6.
Lumi alloys have a hardness suitable for the particular frame shape being manufactured. But
In the frame according to the prior art, the ductility of the temper degree T6 is low and the curvature is half.
Cracking occurs at a small bending angle, so bending with a small radius of curvature is required
In such cases, in fact, the aforementioned materials are not always used. Temper
Aluminum alloys with higher ductility, such as series 6000 aluminum alloys of degree T4,
Although it is possible to perform bending with the required radius of curvature without cracking,
For example, an alloy having a temper degree T4 has the same hardness as the temper degree T6.
is not. Then, a heat treatment is applied to the alloy having a tempering degree of T4 to obtain a temper.
It is known that the hardness can be changed to almost the same as that of the alloy of degree T6.
Prior art heat treatments such as 1) require that the entire structure be exposed to heat treatment,
Long-term aging treatment is always required, and 3) the structure becomes uneven in overall hardness.
The object of the present invention cannot be solved.
The above description and drawings are merely illustrative of the invention and are illustrative.
The present invention is not limited to these, and it does not depart from the gist of the present invention.
It can be changed and modified.
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ
Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ
，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，
ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ
Ｗ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ
，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, U
G), AM, AT, AU, BB, BG, BR, BY, C
H, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB
, GE, HU, JP, KE, KG, KP, KR, KZ,
LK, LR, LT, LU, LV, MD, MG, MN, M
W, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE
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